(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス化剤と固体炭素質燃料とを供給してガス化するガス化炉の起動方法であって、
前記ガス化炉で起動用燃料と酸素含有気体が燃焼反応した後の燃焼ガスにチャー回収装置の上流側でイナートガスを混入して前記燃焼ガス中の酸素濃度を発火限度濃度以下まで低下させる酸素濃度低減工程を備えていることを特徴とするガス化炉の起動方法。
【請求項２】
ガス化剤と固体炭素質燃料とを供給してガス化するガス化炉であって、
生成した可燃性ガスをチャー回収装置へ導くガス供給流路と、
前記ガス供給流路にイナートガスを供給し、前記ガス化炉で起動用燃料と酸素含有気体が燃焼反応した後の燃焼ガス中の酸素濃度を発火限界濃度以下まで低下させる酸素濃度調整部と、
を備えていることを特徴とするガス化炉。
【請求項３】
請求項２に記載のガス化炉で前記固体炭素質燃料を前記ガス化剤によりガス化した可燃性ガスを燃料としてガスタービン設備を駆動して発電するとともに、前記ガスタービン設備から排出される燃焼排ガスから熱回収して生成された蒸気で蒸気タービンを駆動して発電することを特徴とするガス化複合発電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば石炭ガス化複合発電設備（Integrated  Gasification  Combined  Cycle／IGCC）等に適用されるガス化炉の起動方法に係り、特に、ガス化炉のフレア系統に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ）は、石炭をガス化し、コンバインドサイクル発電と組み合わせることにより、従来型の石炭火力に比べてさらなる高効率化・高環境性を目指した発電設備である。この石炭ガス化複合発電設備は、資源量が豊富な石炭を利用可能であることも大きなメリットであり、適用炭種を拡大することにより、さらにメリットが大きくなることが知られている。
【０００３】
従来の石炭ガス化複合発電設備は、一般的に、給炭装置、石炭ガス化炉、チャー回収装置、ガス精製設備、ガスタービン設備、蒸気タービン設備、排熱回収ボイラを具備して構成される。従って、石炭ガス化炉に対して、給炭装置により石炭（微粉炭）が供給されると共に、ガス化剤（空気、酸素富化空気、酸素、水蒸気など）が取り込まれる。
この石炭ガス化炉では、石炭が燃焼してガス化され、可燃性ガス（石炭ガス）が生成される。そして、生成された可燃性ガスは、チャー回収装置にて石炭の未反応分（チャー）が除去されてからガス精製され、この後、ガスタービン設備に供給される。
【０００４】
ガスタービン設備に供給された可燃性ガスは、燃料として燃焼器で燃焼することで高温・高圧の燃焼ガスを生成し、この燃焼ガスの供給を受けてガスタービン設備のガスタービンが駆動される。
ガスタービンを駆動した後の排気ガスは、排熱回収ボイラで熱エネルギが回収されて蒸気を生成する。この蒸気は、蒸気タービン設備に供給され、この蒸気により蒸気タービンが駆動される。従って、ガスタービン及び蒸気タービンを駆動源とする発電機により、発電を行うことができる。
一方、排熱回収ボイラで熱エネルギが回収された排気ガスは、煙突を介して大気へ放出される。
【０００５】
上述した石炭ガス化複合発電設備において、石炭ガス化炉の起動プロセスは、以下に示す（１）から（９）のステップを備えている。
すなわち、石炭ガス化炉の一般的な起動プロセスは、（１）炉内窒素ガス（Ｎ２）パージ、（２）ガス化炉内の加圧／ウォーミング、（３）空気通気及び補助燃料によるガス化炉点火、（４）ポーラスフィルタへの通ガス、（５）ランピング（加圧）、（６）ガス精製設備への通ガス、（７）ガス化炉燃料を補助燃料から石炭に切替、（８）ガスタービン燃料の切替、（９）負荷上昇、の順に実施される。
なお、上述したものは空気吹きの場合であるが、酸素吹きガス化による化学合成品プラントの場合も、上述したプロセスのステップ（７）までは共通である。
【０００６】
このような起動プロセスにおいて、ステップ（３）のガス化炉点火時に使用される補助燃料としては、例えば灯油・軽油や天然ガス等を例示できる。
また、ガスタービン燃料切替のステップ（７）においては、石炭ガスの供給を受けられない起動時に使用する起動用燃料（例えば灯油・軽油等）から、ガス化炉で生成された石炭ガスに変更される。
【０００７】
下記の特許文献１には、石炭ガス化複合発電設備の起動時において、ガス組成及び圧力が安定しガスタービンで燃焼できる条件になるまで、フレアスタック（フレア設備）で排ガスを燃焼しながらガス化炉やガス精製装置のウォーミングを行うことが記載されている。そして、環境条件の厳しい立地点では、フレアスタック用の排煙処理装置が必要になることも記載されている。
また、下記の特許文献２には、石炭ガス化炉と除塵装置とを連結する主系統ラインに、除塵装置の上流側で分岐してフレアスタックに至るバイパスラインを設けた石炭ガス化プラントが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６２−１８２４４３号公報
【特許文献２】特開２００６−１５２０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述した起動プロセスにおいて、ステップ（１）〜（２）の間は窒素ガスを通ガスするため、例えば純度９９ｖｏｌ％の窒素ガス中には、略酸素（Ｏ２）は含有されない。しかし、ステップ（３）のガス化炉点火時には、少なくともガス化炉点火当初は、残存酸素を含有する燃焼排ガス（以下、「酸素含有ガス」ともいう）が発生する。
なお、「少なくともガス化炉点火当初」としたのは、ステップ（４）以降において、再び略酸素が含有されないガスをポーラスフィルタに通ガスするためである。
【００１０】
従って、この燃焼排ガスを除塵のためポーラスフィルタまで通ガスすると、フィルタエレメント中に存在する石炭未燃分（以下、「チャー」と呼ぶ）が燃焼するので、この燃焼熱がフィルタエレメント温度を過上昇させる原因となる。
このようなフィルタエレメント温度の過上昇は、材料の設計温度超過や損傷の原因となるため、ガス化炉点火当初においては、少なくともポーラスフィルタをバイパスしてフレア系統で処理する必要がある。なお。一般的なバイパス流路は、例えば特許文献２に開示されているように、ガス化炉出口とサイクロンとの間を連結する配管流路において、サイクロン入口の上流側で分岐させている。
【００１１】
しかしながら、上述した方式（過程）によるガス化炉点火のステップでは、一時的にではあるものの、炉内及び配管内に残留するチャーがフレア設備の煙突より黒煙として排出されることが懸念される。このような黒煙の排出は、たとえ一時的なものであっても好ましいことではなく、従って、ガス化炉起動時における一時的な黒煙の発生を防止または抑制することが望まれる。
【００１２】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ガス化炉起動時における一時的な黒煙発生の防止または抑制を可能にしたガス化炉の起動方法を提供することにある。換言すれば、本発明の目的は、ガス化炉起動時に発生する酸素含有ガスをポーラスフィルタに通ガスしないことに伴い、フィルタをバイパスする流路を経由してフレア設備からチャーが放出されることを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明の参考例に係るガス化炉の起動方法は、ガス化剤と固体炭素質燃料とを供給してガス化するガス化炉の起動方法であって、イナート雰囲気下にあるガス化炉において、前記起動用バーナへ起動用燃料及び酸素含有気体を供給して点火させる起動用バーナ点火工程を備えることを特徴とするものである。
【００１４】
このようなガス化炉の起動方法によれば、イナート雰囲気下にあるガス化炉において、起動用バーナへ起動用燃料及び酸素含有気体を供給して点火させる起動用バーナ点火工程を備えているので、起動時に酸素が発生することを防止または大幅に抑制できる。すなわち、ガス化炉点火当初において、残存酸素を含有する燃焼排ガスの発生を防止または抑制でき、この結果、黒煙発生の原因となるチャーを除去するため、通常運転時と同様にポーラスフィルタへ通ガスすることが可能になる。
この場合、イナート雰囲気における起動用バーナ点火工程の空気比は、０．７〜１．１の範囲内に収めることが望ましく、より好ましい空気比は１である。なお、空気比が１より小さくなると煤や一酸化炭素の発生量が増すため０．７を下限とし、空気比が１より大きくなると酸素の発生量を増すため上限を１．１とする。
【００１５】
本発明の請求項１に係るガス化炉の起動方法は、ガス化剤と固体炭素質燃料とを供給してガス化するガス化炉の起動方法であって、前記ガス化炉で起動用燃料と酸素含有気体が燃焼反応した後の燃焼ガスにチャー回収装置の上流側でイナートガスを混入して前記燃焼ガス中の酸素濃度を発火限度濃度以下まで低下させる酸素濃度低減工程を備えていることを特徴とするものである。
【００１６】
このようなガス化炉の起動方法によれば、ガス化炉で起動用燃料と酸素含有気体が燃焼反応した後の燃焼ガスにチャー回収装置の上流側でイナートガスを混入して燃焼ガス中の酸素濃度を発火限度濃度以下まで低下させる酸素濃度低減工程を備えているので、ポーラスフィルタへ通ガスしてもチャーが燃焼することを防止できる。すなわち、黒煙発生の原因となるチャーを除去するため、通常運転時と同様にポーラスフィルタへ通ガスすることが可能になる。
【００１７】
本発明の参考例に係るガス化炉は、ガス化剤と固体炭素質燃料とを供給してガス化するガス化炉であって、生成した可燃性ガスをチャー回収装置へ導くガス供給流路と、起動用バーナを設けた炉内へイナートガスを供給するイナートガス開閉弁を有するイナートガス供給流路と、前記炉内へ酸素を供給する酸素開閉弁を有する酸素供給流路と、前記炉内へ空気を供給する空気開閉弁を有する空気供給流路と、前記イナートガス開閉弁、前記酸素開閉弁及び前記空気開閉弁の流量制御部と、を備え、前記流量制御部は、ガス中酸素濃度を発火限度濃度以下まで低下させられる酸素量を供給するように流量制御を行うことを特徴とするものである。
【００１８】
このようなガス化炉によれば、生成した可燃性ガスをチャー回収装置へ導くガス供給流路と、起動用バーナを設けた炉内へイナートガスを供給するイナートガス開閉弁を有するイナートガス供給流路と、炉内へ酸素を供給する酸素開閉弁を有する酸素供給流路と、炉内へ空気を供給する空気開閉弁を有する空気供給流路と、イナートガス開閉弁、酸素開閉弁及び空気開閉弁の流量制御部と、を備え、流量制御部は、ガス中酸素濃度を発火限度濃度以下まで低下させられる酸素量を供給するように流量制御を行うので、起動用バーナの周辺となる炉内をイナート雰囲気の状態にして、起動用バーナへ起動用燃料及び酸素含有気体を供給して点火させることができる。この結果、ガス化炉の起動時においては、酸素の発生を防止または大幅に抑制することができる。すなわち、ガス化炉点火当初において、残存酸素を含有する燃焼排ガスの発生を防止または抑制でき、この結果、黒煙発生の原因となるチャーを除去するため、通常運転時と同様にポーラスフィルタへ通ガスすることが可能になる。
【００１９】
本発明の請求項２に係るガス化炉は、ガス化剤と固体炭素質燃料とを供給してガス化するガス化炉であって、生成した可燃性ガスをチャー回収装置へ導くガス供給流路と、前記ガス供給流路にイナートガスを供給し、前記ガス化炉で起動用燃料と酸素含有気体が燃焼反応した後の燃焼ガス中の酸素濃度を発火限界濃度以下まで低下させる酸素濃度調整部と、を備えていることを特徴とするものである。
【００２０】
このようなガス化炉によれば、生成した可燃性ガスをチャー回収装置へ導くガス供給流路と、ガス供給流路にイナートガスを供給する酸素濃度調整部と、を備えているので、ガス化炉で生成された可燃性ガスにチャー回収装置の上流側でイナートガスを混入してガス中酸素濃度を発火限度濃度以下まで低下させることができる。この結果、ガス化炉の起動時においては、ポーラスフィルタへ通ガスしてもチャーが燃焼することを防止できる。すなわち、黒煙発生の原因となるチャーを除去するため、通常運転時と同様にポーラスフィルタへ通ガスすることが可能になる。
【００２１】
本発明の請求項３に係るガス化複合発電設備は、請求項２に記載のガス化炉で前記固体炭素質燃料を前記ガス化剤によりガス化した可燃性ガスを燃料としてガスタービン設備を駆動して発電するとともに、前記ガスタービン設備から排出される燃焼排ガスから熱回収して生成された蒸気で蒸気タービンを駆動して発電することを特徴とするものである。
【００２２】
このような本発明のガス化複合発電設備によれば、請求項２に記載のガス化炉で固体炭素質燃料をガス化剤によりガス化した可燃性ガスを燃料として使用するので、ガス化炉起動時において、所望の性状を有する可燃性ガスが得られるまでの間に生成されたガスは、フレア設備等で処理される前の段階で、黒煙発生の原因となるガス中に含まれるチャー等の粒子が除去される。
【発明の効果】
【００２３】
上述した本発明によれば、ガス化炉起動時における一時的な黒煙発生の防止または抑制を可能にしたガス化炉を提供することができる。すなわち、ガス化炉から発生するガス中酸素濃度を発火限度濃度以下まで低下させられたガスをポーラスフィルタや既存集塵設備に通ガスしてチャーを除去することが可能になるので、ガス化炉起動時の運転においても、一時的な黒煙の発生を防止または抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係るガス化炉の起動方法及びガス化炉の第１実施形態として、ガス化炉を備えた石炭ガス化複合発電設（ＩＧＣＣ）の概略構成例を示す系統図である。
【図２】本発明に係るガス化炉の起動方法及びガス化炉の第２実施形態として、ガス化炉を備えた石炭ガス化複合発電設（ＩＧＣＣ）の概略構成例を示す系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係るガス化炉の起動方法、ガス化炉及び石炭ガス化複合発電設備について、一実施形態を図面に基づいて説明する。
以下に説明するガス化炉は、例えば図１に示すような石炭ガス化複合発電設備（以下、「ＩＧＣＣ」と呼ぶ）１において、粉砕された石炭（微粉炭）を炉内に投入して可燃性ガス（石炭ガス）を生成するための装置に用いられる。なお、以下の説明では、微粉炭から可燃性ガスを生成する石炭ガス化炉１０を例示するが、本発明のガス化炉は、例えば間伐材、廃材木、流木、草類、廃棄物、汚泥、タイヤ等のバイオマス燃料など、他の固体炭素質燃料をガス化するものにも適用可能である。
【００２６】
図１に概略構成例を示す第１実施形態のＩＧＣＣ１は、主な構成要素として、燃料の微粉炭を供給する給炭装置２０と、ガス化剤とともに供給された微粉炭をガス化して可燃性ガスを生成する石炭ガス化炉１０と、可燃性ガスとともに排出されるチャーを分離して回収するチャー回収装置３０と、可燃性ガスを精製してガス中から不純物を取り除くガス精製設備４０と、精製された可燃性ガスを燃料として運転されるガスタービン設備５０と、ガスタービン設備５０から排出される高温の燃焼排ガス中の熱を回収して蒸気を生成する排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）６０と、排熱回収ボイラ６０から供給される蒸気により運転される蒸気タービン設備７０と、を具備して構成される。
【００２７】
石炭ガス化炉１０には、例えば空気吹き二段噴流床ガス化炉と呼ばれる方式の炉が採用されている。このガス化炉１０は、灰の溶融安定が可能な高温燃焼を得るコンバスタ部（高空気比部）と、その高温ガスを有効利用してガス化反応を行うリダクタ部（低空気比部）と、による二段構成とされ、ガス化剤とともに導入した固体炭素質燃料の微粉炭をガス化させる装置である。そして、ガス化炉１０で生成した可燃性ガスは、可燃性ガス供給系（ガス供給流路）１１を介して、後述するチャー回収装置３０へと導かれる。
ここで使用するガス化剤としては、空気、酸素富化空気、酸素、水蒸気等を例示でき、例えばガスタービン設備５０から導入した圧縮空気に酸素分離装置（ＡＳＵ）８０から供給される酸素を混合して使用される。
【００２８】
酸素分離装置８０とガス化炉１０のコンバスタ部との間は、イナートガス供給流路８１及び酸素供給流路８３により接続されている。イナートガス供給流路８１は、酸素分離装置８０で得られた窒素ガス（イナートガス）をコンバスタ部へ供給する配管流路であり、流路途中にはイナートガス流量調整弁８２が設けられている。
また、酸素供給流路８３は、酸素分離装置８０で得られた酸素ガスをコンバスタ部へ供給する配管流路であり、流路途中には酸素流量調整弁８４が設けられている。
【００２９】
さらに、コンバスタ部には、後述するガスタービン設備５０の圧縮機５２から、ガス化剤として抽気した圧縮空気の供給を受ける空気供給流路５５が接続されている。この空気供給流路５５は、流路途中に設けた空気流量調整弁５６を備えている。
そして、上述したイナートガス流量調整弁８２、酸素流量調整弁８４及び空気流量調整弁５６は、それぞれの流量制御を行う流量制御部ＣＵを備えている。この流量制御部ＣＵは、ガス化炉点火時にイナートガス流量調整弁８２を開として流量制御を行い、かつ、酸素流量調整弁８４及び空気流量調整弁５６を閉とする制御を行うものである。
【００３０】
上述した石炭ガス化炉１０で生成された可燃性ガスは、チャーを含んだ状態でチャー回収装置３０へ導かれる。チャー回収装置３０は、サイクロン３１とポーラスフィルタ３２とが連結管３３を介して直列に接続された構成とされ、上流側に設置されたサイクロン３１で粒子を分離除去させた可燃性ガス成分がポーラスフィルタ３２へ導入される。なお、ポーラスフィルタ３２は、サイクロン３１の後流側に設置されたフィルタであり、可燃性ガスの微細チャーを回収する設備である。
【００３１】
チャー回収装置３０でチャーを分離除去された可燃性ガスは、可燃性ガス供給系統３４を介してガス精製設備４０へ導かれる。このガス精製設備４０では、可燃性ガスを精製して不純物を取り除き、ガスタービン設備５０の燃料ガスに適した性状のガスとする。
ガス精製設備４０で生成された可燃性ガス（燃料ガス）は、可燃性ガス供給系統４１を介してガスタービン設備５０の燃焼器５１に供給され、圧縮機５２から導入した圧縮空気を用いて燃焼する。
【００３２】
こうして可燃性ガスが燃焼すると、高温高圧の燃焼ガスが生成されて燃焼器５１からガスタービン５３へ供給される。この結果、高温高圧の燃焼ガスが仕事をしてガスタービン５３を駆動し、高温の燃焼排ガスが排出される。そして、ガスタービン５３の軸出力は、後述する発電機や圧縮機５２の駆動源として使用される。
なお、圧縮機５２から供給される圧縮空気は、可燃性ガス燃焼用として燃焼器５１へ供給されるだけでなく、一部が抽気されて抽気空気昇圧器５４で昇圧された後、空気供給流路５５を通って石炭ガス化炉１０のガス化剤としても使用される。
【００３３】
ガスタービン５３で仕事をした燃焼排ガスは、排熱回収ボイラ６０へ導かれる。この排熱回収ボイラ６０は、燃焼排ガスが保有する熱を回収して蒸気を生成する設備である。すなわち、排熱回収ボイラ６０では、燃焼排ガスと水との熱交換により蒸気を生成し、生成された蒸気は蒸気タービン７０へ供給され、温度低下した燃焼排ガスは必要な処理を施した後に大気へ放出される。
こうして駆動されたガスタービン５３及び蒸気タービン７０は、例えば同軸の発電機７１を駆動して発電する駆動源となる。なお、ガスタービン５３及び蒸気タービン７０は、各々専用の発電機を駆動するようにしてもよく、特に限定されることはない。
【００３４】
上述した構成のＩＧＣＣ１を起動する際の起動プロセスにおいて、従来技術で説明したステップ（１）の炉内窒素ガスパージ及びステップ（２）のガス化炉内の加圧／ウォーミングの過程では、例えば純度９９ｖｏｌ％の窒素ガスが酸素分離装置８０から通ガスされる。このため、ポーラスフィルタ３２には、略酸素（Ｏ２）を含有しない高純度の窒素ガスが通ガスされる。
しかし、ステップ（３）のガス化炉点火時には、少なくとも石炭ガス化炉１０の点火当初に残存酸素を含有し、可燃性ガスとして使用しにくい燃焼排ガスが発生する。この燃焼排ガスは、除塵のためにポーラスフィルタ３２を通過させると、フィルタエレメント中に残存するチャーを燃焼させる。このため、従来装置においては、チャー回収装置３０をバイパスしてフレア設備９０に至るバイパス配管系統のバイパス主流路９１を設けることが行われている。
【００３５】
このバイパス主流路９１は、サイクロン３１の入口上流で可燃性ガス供給系統１１から分岐してフレア設備９０に至るガス流路であり、分岐後の両流路に流路切替用の開閉弁１２，９２が設けられている。
【００３６】
さらに、上述したバイパス主流路９１には、ポーラスフィルタ３２とガス精製設備４０との間を接続する可燃性ガス供給系統（ガス供給流路）３４から開閉弁３５の上流側で分岐するとともに、分岐位置下流に開閉弁３６を備えた分岐配管３７と、ガス精製設備４０と燃焼器５１との間を接続する可燃性ガス供給系統（ガス供給流路）４１から開閉弁４２の上流側で分岐するとともに、分岐位置下流に開閉弁４３を備えた分岐配管４４と、が連結されている。
また、バイパス主流路９１の分岐位置より下流側で、かつ、サイクロン３１の入口より上流側の可燃性ガス供給系１１には、流路入口開閉弁１２が設けられている。
【００３７】
このように構成されたガス化炉１０は、ＩＧＣＣ１を起動する際の起動プロセスにおいて、窒素ガスを用いたステップ（１）の炉内窒素ガスパージ及びステップ（２）のガス化炉内の加圧／ウォーミングの過程が終了した後、ステップ（３）に進んでガス化炉点火となる。このようなガス化炉点火時には、灯油・軽油や天然ガス等の補助燃料を起動用燃料として使用し、完全燃焼させるに足る十分な量の酸素含有気体を供給するが、石炭ガス化炉１０の点火当初は残存酸素を含有し、可燃性ガスとして使用しにくい燃焼排ガスが発生する。
【００３８】
そこで、ガス化剤とともに導入した微粉炭をガス化して可燃性ガスを生成する石炭ガス化炉１０に点火する起動時には、以下に説明する起動方法を採用する。
すなわち、イナート雰囲気下にあるガス化炉において、起動用バーナＢＳへ起動用燃料及び酸素含有気体を供給して点火させる起動用バーナ点火工程と、を備えたガス化炉の起動方法を実施する。
【００３９】
起動用バーナ点火工程では、イナート雰囲気の状態にあるコンバスタ部１０Ｃ内で、起動用バーナＢＳに酸素含有気体とともに起動用燃料を供給して着火させる。このとき、起動用燃料の着火は、酸素含有気体の酸素を用いて行われるため、周囲がイナート雰囲気であっても着火が妨げられることはない。
なお、このようなイナート雰囲気で起動用燃料を着火させる場合には、特に優れた着火性を有する天然ガス（ＬＮＧ）を起動用燃料として採用することが望ましい。
【００４０】
このようなガス化炉の起動方法は、生成した可燃性ガスをチャー回収装置３０へ導くガス供給流路１１と、起動用バーナＢＳを設けたコンバスタ部内へ窒素ガスを供給するイナートガス流量調整弁８２を有するイナートガス供給流路８１と、コンバスタ部内へ酸素を供給する酸素流量調整弁８４を有する酸素供給流路８３と、コンバスタ部内へ空気を供給する空気流量調整弁５６を有する空気供給流路５５と、イナートガス流量調整弁８２、酸素流量調整弁８４及び空気流量調整弁５６の制御部ＣＵと、を備えた構成とすることで可能となる。
そして、上述した流量制御部ＣＵは、ガス化炉点火時にイナートガス流量調整弁８２を開として流量制御を行い、かつ、酸素流量調整弁８４及び空気流量調整弁５６を閉とする制御を行うものである。
【００４１】
このようなガス化炉の起動方法によれば、起動用燃料と酸素含有気体が燃焼反応した後の燃焼ガスが略酸素を含まないイナートガスとなるように酸素含有気体の供給量を調整するので、起動時に酸素が発生することを防止または大幅に抑制できる。すなわち、ガス化炉点火当初においては、余分な酸素がほとんどない状況での着火となるため、残存酸素を含有する燃焼排ガスの発生を防止または抑制できるようになり、この結果、黒煙発生の原因となるチャーを除去するため、通常運転時と同様にポーラスフィルタ３２へ通ガスすることが可能になる。
【００４２】
この場合、イナート雰囲気における起動用バーナ点火工程の空気比は、０．７〜１．１の範囲内に収めることが望ましく、より好ましい空気比は１である。これは、空気比が１より小さくなると、煤や一酸化炭素の発生量が増すため０．７を空気比の下限とし、空気比が１より大きくなると、余分な酸素量の増加により酸素の発生量を増すため空気比の上限を１．１とするものである。
【００４３】
このように、石炭ガス化炉１０の点火時において、ポーラスフィルタ３２へ可燃性ガス（酸素含有ガス）の通ガスが可能となれば、ガス中のチャーをポーラスフィルタ３２で除去できるようになり、従って、バイパス主流路９１の点ＡからＢに至る配管流路が不要となる。すなわち、バイパス主流路９１の点ＡからＢに存在する配管流路だけでなく、流路入口開閉弁９２や集塵装置９３が不要となり、さらに、可燃性ガス供給系１１の流路入口開閉弁１２も不要となる。
【００４４】
次に、第２実施形態のＩＧＣＣ１Ａについて、図２に示す概略構成例を参照して説明する。なお、上述した実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。
図示のＩＧＣＣ１Ａでは、ガス火炉１０が、生成した可燃性ガスをチャー回収装置３０へ導くガス供給流路１１と、ガス供給流路１１に窒素ガス（イナートガス）を供給する酸素濃度調整部１００と、を備えている。図示の酸素濃度調整部１００は、ガス供給流路１１と窒素ガス供給源（不図示）との間を接続する窒素ガス供給配管１０１と、窒素ガス供給配管１０１に設けられた窒素ガス開閉弁１０２とを備えている。
【００４５】
このように構成されたＩＧＣＣ１Ａのガス化炉１０によれば、生成した可燃性ガスをチャー回収装置３０へ導くガス供給流路１１と、ガス供給流路１１に窒素ガスを供給する酸素濃度調整部１００とを備えているので、ガス化炉１０で生成された可燃性ガスのガス中酸素濃度については、適量の窒素ガスを混入することで調整が可能となる。すなわち、酸素濃度調整部１００は、フレア設備９０の上流側で窒素ガスを混入してガス中酸素濃度を発火限度濃度以下まで低下させることができる。
この結果、ガス化炉１０の起動時においては、ガス中酸素濃度を発火限度濃度以下まで低下させたことにより、ポーラスフィルタ３２へ通ガスしてもチャーが燃焼することを防止できる。すなわち、黒煙発生の原因となるチャーを除去するため、通常運転時と同様にポーラスフィルタ３２へ通ガスすることが可能になる。
【００４６】
上述したＩＧＣＣ１Ａでは、ガス火炉１０を起動する際に、以下に説明する起動方法が採用される。
すなわち、第２実施形態のＩＧＣＣ１Ａにおけるガス化炉１０の起動方法は、ガス化炉１０で生成された可燃性ガスにフレア設備９０の上流側でイナートガスの窒素ガスを混入してガス中酸素濃度を発火限度濃度以下まで低下させる酸素濃度低減工程を備えている。このため、ガス中酸素濃度を発火限度濃度以下まで低下した可燃性ガスは、ポーラスフィルタ３２へ通ガスしてもチャーが燃焼することを防止できるので、黒煙発生の原因となるチャーを除去するため、通常運転時と同様にポーラスフィルタ３２へ通ガスすることが可能になる。
【００４７】
このような第２実施形態の構成及び起動方法を採用しても、石炭ガス化炉１０の点火時において、ポーラスフィルタ３２へ可燃性ガス（酸素含有ガス）の通ガスが可能になるので、ガス中のチャーをポーラスフィルタ３２で除去できるようになり、従って、バイパス主流路９１の点ＡからＢに至る配管流路が不要となる。すなわち、バイパス主流路９１の点ＡからＢに存在する配管流路だけでなく、流路入口開閉弁９２や集塵装置９３が不要となり、さらに、可燃性ガス供給系１１の流路入口開閉弁１２も不要となる。
【００４８】
このように、上述した各実施形態によれば、ガス化炉起動時における一時的な黒煙発生の防止または抑制を可能にしたガス化炉１０を提供することができる。すなわち、ガス化炉１０から発生する酸素含有ガスをポーラスフィルタ３２や既存集塵設備１１０に通ガスしてチャーを除去することが可能になるので、ガス化炉起動時の運転においても、一時的な黒煙の発生を防止または抑制することが可能になる。
【００４９】
そして、石炭をガス化する石炭ガス化炉１０を備えたＩＧＣＣ１，１Ａにおいても、ガス化炉起動時においてフレア設備９０からの一時的な黒煙発生を防止または抑制できるので、優れたエミッションレベルを有する設備の提供が可能となる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１，１Ａ    石炭ガス化複合発電設備（ＩＧＣＣ）
１０    石炭ガス化炉
１１    可燃性ガス供給系（ガス供給流路）
１２，９２    流路入口開閉弁
２０    給炭装置
３０    チャー回収装置
３１    サイクロン
３２    ポーラスフィルタ
４０    ガス精製設備
５０    ガスタービン設備
５５    空気供給流路
５６    空気流量調整弁
６０    排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）
７０    蒸気タービン
８０    酸素分離装置（ＡＳＵ）
８１    イナートガス供給流路
８２    イナートガス流量調整弁
８３    酸素供給流路
８４    酸素流量調整弁
９０    フレア設備
９１    バイパス主流路
１００    酸素濃度調整部
ＢＳ    起動用バーナ
ＣＵ    流量制御部
【図１】
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【図２】
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